Лавуазьє, Лаплас і початок калориметрії
Лавуазьє, Лаплас і початок калориметрії.
Говорити про "калорії" в наш час - це банальність. Вони відображаються, зокрема, на етикетках упаковки, що містить нашу їжу. Втрата стає для багатьох і деяких з нас одержимістю.
Хто знає, що до Лавуазьє та Лапласа ми не знали, як їх виміряти і навіть назвати ?
В одному пам’ять від 1783 року, Лавуазьє пропонує роздуми "про природу тепла та загальні ефекти, які воно виробляє".
Як і "електрична рідина", Лавуазьє уявляє, що існує "магматична рідина", і це було б питанням тепла. Точніше, він розрізняє два типи тепла. Одне з них, «вільне тепло» - це те, яке природним чином циркулює від теплого до холодного тіла, підвищуючи температуру одного і знижуючи інше. Другий, "комбіноване тепло", це те, яке, наприклад, розтопить лід без зміни температури. Зв’язок між ними ?
"Тепло, яке зникає, коли лід переходить у воду, є, пише він, теплом, яке переходить із вільного стану в комбінований; ця кількість тепла є постійною і визначається. Насправді було помічено, що для того, щоб розтопити фунт льоду, потрібен один фунт води при 60 градусах від ртутного термометра, розділеного на вісімдесят частин: льоду вже не залишається через кілька хвилин після цієї суміші, і вся вода рівна нулю на градуснику. Зрозуміло, що в цьому експерименті кількість тепла, необхідного для підйому фунт води, від нуля термометра до 60 градусів, використовувалося для розплавлення фунта льоду, або, іншими словами, що це тепло змінилося від вільного до комбіновані."
Отже, танення льоду є хорошим способом вимірювання кількості тепла, термометр є лише засобом визначення температури. Звідси пристрій, уявлений Лапласом:
"Коли термометр піднімається, це свідчить про те, що існує вільний потік тепла, який поширюється в навколишніх тілах: термометр, який знаходиться серед цих тіл, бере свою частину завдяки своїй масі та потужності, яку він сам має Таким чином, зміна термометра повідомляє лише про зміщення речовини тепла; воно вказує щонайбільше лише ту частину, яку він взяв, але не вимірює загальної кількості, що виділилася, перемістилася або поглинулася.
Ми ще не маємо точного способу виконати цей об’єкт, крім того, який уявляв М. де Лаплас. ( Подивитися. Те саме. акад. 1780 рік , Сторінка 364.) Він полягає у розміщенні тіла та поєднання, звідки тепло виділяється посередині порожнистої кулі льоду: кількість розтопленого льоду - це точна міра кількості теплоти, що виділяється ".
Мемуари 1780 року, процитовані тут, є справжнім курсом калориметрії, завдяки якому Лаплас і Лавуазьє отримують звання творців цієї дисципліни. Там згадують роботи їх сучасників, але їх внесок є вирішальним.
Там визначені терміни, які все ще використовуються, теплоємність (нині теплоємність), питома теплоємність. Навіть пропонується одиниця виміру:
"Якщо ми припустимо два тіла, однакові за масою і зменшені до однакової температури, кількість теплоти, необхідне для підвищення їх температури на один градус, може бути не однаковим для цих двох тіл; і, якщо взяти за одиницю одиницю, яка може підвищити температуру одного фунта звичайної води на один градус, ми можемо легко побачити, що всі інші кількості тепла, що відносяться до різних тіл, можуть бути виражені в частинах цієї одиниці."
Отже, питома теплота води буде прийнята за одиницю. Саме таким чином буде визначено на початку 19 століття "велика" калорія, яка є кількістю тепла, необхідного для підвищення на 1 ° C температури 1 кг води, або "мала" калорія, яка підвищує температуру 1г води на 1 ° С.
Після одиниці вимірювальний прилад. Лавуазьє дає йому назву калориметра, вибачаючись, що таким чином об'єднав "два імена, одне похідне від латинської, інше похідне від грецького", що виправдовується тим, що "з точки зору науки ми могли б дозволити собі меншу чистоту мови, щоб отримати більше ясності в ідеях ". Це правда, що слово Термометр, що походить лише з грецької мови, вже було прийняте.
Калориметр походить від ідеї порожнистої крижаної сфери. Зовнішній корпус заповнений льодом. Він служить ізолюючим шаром, який постійно підтримується при нульових градусах температури. Усередині самого об'єму, заповненого льодом, у центрі є сітчастий простір для розміщення тіла, яке забезпечує тепло. Це буде вимірюватися об’ємом талого льоду.
Калориметр Лавуазьє та Лапласа
Лавуазьє, Елементарний трактат з хімії, 1789.
Попередньо експериментатори визначили приховану теплоту плавлення льоду, тобто кількість тепла, необхідну для розплавлення даної маси льоду: "Тепло, необхідне для танення льоду, становить три чверті від того, яке може підняти однакову вагу води від температури талого льоду до температури окропуМи залишимо це фізикам-учням, які цього бажають, завданням перевірити, чи це значення наближається до наших сучасних вимірювань.
Таким чином, у цій першій дисертації вимірюється 11 специфічних тепла, приймаючи значення води як одиницю виміру. У трактаті, який він опублікував у 1789 р., Лавуазьє зазначив, що чекає більш повної картини, щоб опублікувати його, тому що, за його словами, "ми не втрачаємо це з виду, і немає такої зими, якої б ми не мали. зайнятий нею ". Це свідчить про інтерес Лавуазьє до цієї нової дисципліни. Але це правда, що зими, які відбудуться після зими 1789 року, безумовно, будуть менш пристосовані до таких занять. Тож список на цьому закінчиться.
Копія калориметра Лапласа-Лавуазьє
Ми не будемо говорити більше про ці досягнення до поняття "тепло" (згадується навіть кінетична теорія тепла). Щоб не відставати від хімії, важливо зазначити, що відбиття Лавуазьє від тепла будуть джерелом уточнення поняття "стан речовини".
Ця історія обговорюється в:
Історія кисню. Від алхімії до хімії.
Йдіть по шляху кисню від гримуарів алхіміків до лабораторій хіміків, перш ніж він захопить наше повсякденне середовище.
Сьогодні хімічні формули O2, H2O, CO2, ... уникли хімічних трактатів та шкільних підручників, щоб стати частиною словникового запасу нашого повсякденного життя. Серед них кисень, як символ життя, так і новий еліксир молодості, рішуче покинув лабораторії хіміків, щоб стати джерелом поетичного, живописного, музичного натхнення та об’єктом нових міфів.
Завдяки цій історії кисню, що кишить історіями, які поєднуються, протиставляються та змішуються, автор представляє хімію перед формулами та рівняннями і показує, що це не лише питання лабораторій та промисловості, але невід’ємна частина людської культури.
Дивіться також на сайті ЕДУСКОЛЬ (Culture Siences-Chimie) вищої школи Ecole Normale:
Історія вуглецю та CO2.
Зміна клімату, танення льоду, циклони, посухи…, винуватець: вуглекислий газ. Проте без цього газу не було б і сліду життя на Землі.
Автор проводить нас у довгих пошуках, які, починаючи від філософів Давньої Греції і закінчуючи хіміками та біологами 18 століття, навчили нас важливості вуглецю
і CO2.
Далі книга описує зародження хімії рослинних есенцій, яка вже була добре розроблена до того, як застосовуватись до вугілля та нафти. Настає час "промислової революції". Хімія ділиться своїми успіхами, але також перевищеннями.
Між дефіцитом та забрудненням, "викопний вуглець" зараз є в центрі наших проблем. Зараз багато вчених намагаються насторожити громадську думку.